CN212907948U - 电芯结构、动力电池和电动车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种电芯结构、动力电池和电动车辆，涉及动力电池领域。该电芯结构包括壳体组件、裸电芯、绝缘片、底托板、极柱、防爆阀和密封件；壳体组件包括壳体框架和两组壳板结构，壳体框架与两组壳板结构密封连接并围成容置空腔，底托板与壳体框架连接；绝缘片包覆于裸电芯外侧，裸电芯和绝缘片均容置于容置空腔内；壳体框架上设置有与容置空腔连通的注液孔，密封件与注液孔密封连接；极柱和防爆阀均设置于壳体框架上，极柱与裸电芯电连接。本实用新型实施例具有装配方便、空间利用率高和焊接良品率高的特点。

Description

电芯结构、动力电池和电动车辆

技术领域

本实用新型涉及动力电池领域，具体而言，涉及一种电芯结构、动力电池和电动车辆。

背景技术

动力电池是电动车辆的核心部件之一，现有动力电池的电芯结构通常采用铝合金材料，但是存在裸电芯装配入壳困难、空间浪费以及焊接良品率低的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电芯结构、动力电池和电动车辆，其具有装配方便、空间利用率高和焊接良品率高的特点，能够显著改善长电芯壳子成型的工艺限制。

本实用新型的实施例是这样实现的：

第一方面，本实用新型实施例提供一种电芯结构，包括壳体组件、裸电芯、绝缘片、底托板、极柱、防爆阀和密封件；

所述壳体组件包括壳体框架和两组壳板结构，所述壳体框架与所述两组壳板结构密封连接并围成容置空腔，所述底托板与所述壳体框架连接；

所述绝缘片包覆于所述裸电芯外侧，所述裸电芯和所述绝缘片均容置于所述容置空腔内；

所述壳体框架上设置有与所述容置空腔连通的注液孔，所述密封件与所述注液孔密封连接；

所述极柱和所述防爆阀均设置于所述壳体框架上，所述极柱与所述裸电芯电连接。

在可选的实施方式中，所述壳体框架包括第一架体、第二架体、第三架体和第四架体，所述第一架体、所述第二架体、所述第三架体和所述第四架体首尾连接并围成口字形方框，其中，所述第一架体与所述第三架体相对，所述第二架体与所述第四架体相对；

所述两组壳板结构分别与所述第一架体、所述第二架体、所述第三架体和所述第四架体密封连接并围成所述容置空腔；

所述注液孔设置于所述第一架体、所述第二架体、所述第三架体和所述第四架体中的任一者，所述极柱和所述防爆阀设置于所述第一架体、所述第二架体、所述第三架体和/或所述第四架体上。

在可选的实施方式中，所述第一架体的长度等于所述第三架体的长度，所述第二架体的长度等于所述第四架体的长度；所述第一架体的长度大于所述第二架体的长度，所述注液孔设置于所述第一架体或第三架体上，所述极柱和所述防爆阀设置于所述第二架体和/或所述第四架体上。

在可选的实施方式中，所述极柱和所述防爆阀的数量均为两个，且两个所述极柱和两个所述防爆阀均设置于所述第一架体、所述第二架体、所述第三架体和所述第四架体中的一者上；

或者，两个所述极柱的位置相对，两个所述防爆阀的位置相对。

在可选的实施方式中，所述防爆阀设置于所述极柱的上方，所述注液孔设置于所述壳体框架的上方。

在可选的实施方式中，所述裸电芯的电极位于与所述极柱的位置对应。

在可选的实施方式中，所述壳板结构的周缘设置有焊接翻边，所述焊接翻边与所述壳体框架焊接。

在可选的实施方式中，所述两组壳板结构中至少一者上设置有定位凸台结构，所述定位凸台结构的数量为多个，并相互间隔地设置在所述壳板结构上。

第二方面，本实用新型实施例提供一种动力电池，包括如前述实施方式中任一项所述的电芯结构。

第三方面，本实用新型实施例提供一种电动车辆，包括如前述实施方式所述的动力电池。

本实用新型实施例提供的电芯结构、动力电池和电动车辆：该电芯结构包括壳体组件、裸电芯、绝缘片、底托板、极柱、防爆阀和密封件，其中的壳体组件包括均为不锈钢材料的壳体框架和壳板结构，壳体框架上的注液孔可以用于注入电解液，并通过密封件进行密封；绝缘片可以使裸电芯与壳体组件之间绝缘，从而避免裸电芯与壳体组件接触短路；相对于铝合金材料，本实用新型实施例壳体组件的壳体框架和壳板结构均为不锈钢材料；不锈钢材料的成本更低，从而有利于降低机械件成本；不锈钢材料的强度更高，可以减弱壁厚而不降低结构强度；同时，壁厚减薄还可以降低机械件的重量占比，提升电芯的能量密度；并且，壁厚减薄后能提供更多的内部空间容纳裸电芯，达到增加电芯容量的目的；不锈钢材料的激光焊接性能优于铝合金材料、不锈钢材料的冲压性能优于铝合金材料，从而有利于降低制造成本。本实用新型实施例具有装配方便、空间利用率高和焊接良品率高的特点，能够显著改善长电芯壳子成型的工艺限制。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电芯结构的爆炸结构示意图；

图2为图1中的壳体框架的结构示意图；

图3为图1中的壳板结构的结构示意图；

图4为图3中的壳板结构在边缘处的放大结构示意图；

图5为图1中的壳板结构在另一实施例中的结构示意图；

图6为图5中的壳板结构在另一视角下的结构示意图。

图标：100-电芯结构；110-壳体组件；111-壳体框架；1111-注液孔；1112-第一架体；1113-第二架体；1114-第三架体；1115-第四架体；112-壳板结构；1121-焊接翻边；1122-定位凸台结构；120-裸电芯；130-绝缘片；140-底托板；150-极柱；160-防爆阀；170-密封件。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1，本实用新型实施例提供一种电芯结构100。该电芯结构100为动力电池的组成部分，具有装配方便、空间利用率高和焊接良品率高的特点，能够显著改善长电芯壳子成型的工艺限制。该动力电池可以应用于电动车辆，比如，应用于新能源汽车、电动工业设备等。

在本实用新型实施例中，该电芯结构100包括壳体组件110、裸电芯120、绝缘片130、底托板140、极柱150、防爆阀160和密封件170；壳体组件110包括壳体框架111和两组壳板结构112，壳体框架111与两组壳板结构112密封连接并围成容置空腔，且壳体框架111和壳板结构112均为不锈钢材料，底托板140与壳体框架111连接；绝缘片130包覆于裸电芯120外侧，裸电芯120和绝缘片130均容置于容置空腔内；壳体框架111上设置有与容置空腔连通的注液孔1111，密封件170与注液孔1111密封连接；极柱150和防爆阀160均设置于壳体框架111上，极柱150与裸电芯120电连接。

需要说明的是，在壳体框架111上设置的注液孔1111位于电芯结构100常规放置位置的上方，以便于向容置空腔内部注入电解液。在注入电解液后，通过密封件170实现注液孔1111的密封。该密封件170可以为密封钉等结构。防爆阀160和极柱150既可以设置在框架结构的同一侧边上，也可以设置在框架结构的不同侧边上，比如相邻的两侧边、或者相对的两侧边上等。绝缘片130包覆在裸电芯120的外侧，用于使裸电芯120与壳体框架111和壳板结构112之间绝缘，从而防止壳体框架111或壳板结构112与裸电芯120接触后导电引起的短路等电路故障，也有利于保证电芯结构100的使用寿命和可靠性。极柱150与裸电芯120电连接，能够将裸电芯120的电机引出至壳体组件110外，便于与汇流排等部件连接。底托板140与框架结构连接，可以提高整体的强度。

同时，也需要指出的是，本实用新型实施例提供的电芯结构100，其壳体组件110的材质为不锈钢材料，或者与不锈钢材料特性类似的铝合金、镁合金等材料；而在现有技术中，电芯的外壳通常为铝合金材料。相对于铝合金材料，本实用新型实施例壳体组件110的壳体框架111和壳板结构112均为不锈钢材料；不锈钢材料的成本更低，从而有利于降低机械件成本；不锈钢材料的强度更高，可以减弱壁厚而不降低结构强度；同时，壁厚减薄还可以降低机械件的重量占比，提升电芯的能量密度；并且，壁厚减薄后能提供更多的内部空间容纳裸电芯120，达到增加电芯容量的目的；不锈钢材料的激光焊接性能优于铝合金材料、不锈钢材料的冲压性能优于铝合金材料，从而有利于降低制造成本。

本实用新型实施例提供的壳体组件110可以应用于长薄类电芯的生产制造，并且能够提升焊接优率、降低装配制造难度、降低机械零部件重量占比、提升内部空间利用率。

此外，壳体框架111和壳板结构112之间的密封连接方式可以为焊接，具体的焊接方式包括但不限于：激光焊接、电磁焊接和电阻焊接。

在本实用新型实施例中，壳体框架111的形状大体为方框形，壳板结构112为长方形板状结构，壳体框架111和壳板结构112均为不锈钢材料(或者具有类似性质的铝合金、镁合金等材料)，可以将壳体框架111和壳板结构112做成长度大于40毫米的结构，壳体框架111和壳板结构112的结构形式以及其材料，可以突破长电芯壳子成型的工艺限制，提升焊接优率、降低装配制造难度、降低机械零部件重量占比、以及提升内部空间利用率。

请参阅图2，在可选的实施方式中，上述的壳体框架111包括第一架体1112、第二架体1113、第三架体1114和第四架体1115，第一架体1112、第二架体1113、第三架体1114和第四架体1115首尾连接并围成口字形方框，其中，第一架体1112与第三架体1114相对，第二架体1113与第四架体1115相对；两组壳板结构112分别与第一架体1112、第二架体1113、第三架体1114和第四架体1115密封连接并围成容置空腔；注液孔1111设置于第一架体1112、第二架体1113、第三架体1114和第四架体1115中的任一者，极柱150和防爆阀160设置于第一架体1112、第二架体1113、第三架体1114和/或第四架体1115上。

需要说明的是，上述的“注液孔1111设置于第一架体1112、第二架体1113、第三架体1114和第四架体1115中的任一者”指的是：注液孔1111可以设置在第一架体1112上；或者，注液孔1111可以设置在第二架体1113上；或者，注液孔1111可以设置在第三架体1114上；或者，注液孔1111可以设置在第四架体1115上。

极柱150和防爆阀160的数量可以均为两个；上述的“极柱150和防爆阀160设置于第一架体1112、第二架体1113、第三架体1114和/或第四架体1115上”指的是：

对于极柱150来说，其设置方式可以包括：两个极柱150均设置在同一架体上、设置在相邻架体上、以及设置在相对架体上等三种情况，比如，在两个极柱150均设置在同一架体上的情况包括：两个极柱150均设置在第一架体1112上；或者，两个极柱150均设置在第二架体1113上；或者，两个极柱150均设置在第三架体1114上；或者，两个极柱150均设置在第四架体1115上。

对于防爆阀160来说，其设置方式可以与极柱150的情况类似或者对应，本实用新型实施例不再赘述。

在可选的实施方式中，第一架体1112的长度等于第三架体1114的长度，第二架体1113的长度等于第四架体1115的长度；第一架体1112的长度大于第二架体1113的长度，注液孔1111设置于第一架体1112或第三架体1114上，极柱150和防爆阀160设置于第二架体1113和/或第四架体1115上。

也就是说，注液孔1111设置在长边上，极柱150和防爆阀160设置在短边上。

可选地，第一架体1112和第三架体1114的长度大于400毫米。

在可选的实施方式中，极柱150和防爆阀160的数量均为两个，两个极柱150分别为正负两极；且两个极柱150和两个防爆阀160均设置于第一架体1112、第二架体1113、第三架体1114和第四架体1115中的一者上；或者，两个极柱150的位置相对，两个防爆阀160的位置相对。

可选地，防爆阀160设置于极柱150的上方，注液孔1111设置于壳体框架111的上方。

同时，在可选的实施方式中，裸电芯120的电极位于与极柱150的位置对应，从而便于将裸电芯120的电机与极柱150连接。

请参阅图3和图4，在可选的实施方式中，上述的壳板结构112的周缘设置有焊接翻边1121，焊接翻边1121与壳体框架111焊接。该焊接翻边1121可以为弧形的翻边，能够便于壳板结构112与壳体框架111的焊接，从而便于装配、制造。

请参阅图5和图6，在可选的实施方式中，上述两组壳板结构112中至少一者上设置有定位凸台结构1122，定位凸台结构1122的数量为多个，并相互间隔地设置在壳板结构112上。

可选地，两组壳板结构112均设置有定位凸台结构1122，该定位凸台结构1122能够便于装配，有利于提升装配效率。

本实用新型实施例提供一种包括如前述实施方式中任一项的电芯结构100的动力电池，该动力电池可以为方形电池等。

本实用新型实施例提供一种包括如前述实施方式的动力电池的电动车辆，该电动车辆可以为新能源汽车等。

请结合参阅图1至图6，本实用新型实施例提供的电芯结构100、动力电池和电动车辆：该电芯结构100包括壳体组件110、裸电芯120、绝缘片130、底托板140、极柱150、防爆阀160和密封件170，其中的壳体组件110包括均为不锈钢材料的壳体框架111和壳板结构112，壳体框架111上的注液孔1111可以用于注入电解液，并通过密封件170进行密封；绝缘片130可以使裸电芯120与壳体组件110之间绝缘，从而避免裸电芯120与壳体组件110接触短路；相对于铝合金材料，本实用新型实施例壳体组件110的壳体框架111和壳板结构112均为不锈钢材料；不锈钢材料的成本更低，从而有利于降低机械件成本；不锈钢材料的强度更高，可以减弱壁厚而不降低结构强度；同时，壁厚减薄还可以降低机械件的重量占比，提升电芯的能量密度；并且，壁厚减薄后能提供更多的内部空间容纳裸电芯120，达到增加电芯容量的目的；不锈钢材料的激光焊接性能优于铝合金材料、不锈钢材料的冲压性能优于铝合金材料，从而有利于降低制造成本。本实用新型实施例具有装配方便、空间利用率高和焊接良品率高的特点，能够显著改善长电芯壳子成型的工艺限制。该动力电池可以应用于电动车辆，比如，应用于新能源汽车、电动工业设备等。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯结构，其特征在于，包括壳体组件(110)、裸电芯(120)、绝缘片(130)、底托板(140)、极柱(150)、防爆阀(160)和密封件(170)；

所述壳体组件(110)包括壳体框架(111)和两组壳板结构(112)，所述壳体框架(111)与所述两组壳板结构(112)密封连接并围成容置空腔，所述底托板(140)与所述壳体框架(111)连接，且所述壳体框架(111)和所述壳板结构(112)均为不锈钢材料；

所述绝缘片(130)包覆于所述裸电芯(120)外侧，所述裸电芯(120)和所述绝缘片(130)均容置于所述容置空腔内；

所述壳体框架(111)上设置有与所述容置空腔连通的注液孔(1111)，所述密封件(170)与所述注液孔(1111)密封连接；

所述极柱(150)和所述防爆阀(160)均设置于所述壳体框架(111)上，所述极柱(150)与所述裸电芯(120)电连接。

2.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述壳体框架(111)包括第一架体(1112)、第二架体(1113)、第三架体(1114)和第四架体(1115)，所述第一架体(1112)、所述第二架体(1113)、所述第三架体(1114)和所述第四架体(1115)首尾连接并围成口字形方框，其中，所述第一架体(1112)与所述第三架体(1114)相对，所述第二架体(1113)与所述第四架体(1115)相对；

所述两组壳板结构(112)分别与所述第一架体(1112)、所述第二架体(1113)、所述第三架体(1114)和所述第四架体(1115)密封连接并围成所述容置空腔；

所述注液孔(1111)设置于所述第一架体(1112)、所述第二架体(1113)、所述第三架体(1114)和所述第四架体(1115)中的任一者，所述极柱(150)和所述防爆阀(160)设置于所述第一架体(1112)、所述第二架体(1113)、所述第三架体(1114)和/或所述第四架体(1115)上。

3.根据权利要求2所述的电芯结构，其特征在于，所述第一架体(1112)的长度等于所述第三架体(1114)的长度，所述第二架体(1113)的长度等于所述第四架体(1115)的长度；所述第一架体(1112)的长度大于所述第二架体(1113)的长度，所述注液孔(1111)设置于所述第一架体(1112)或第三架体(1114)上，所述极柱(150)和所述防爆阀(160)设置于所述第二架体(1113)和/或所述第四架体(1115)上。

4.根据权利要求2或3所述的电芯结构，其特征在于，所述极柱(150)和所述防爆阀(160)的数量均为两个，且两个所述极柱(150)和两个所述防爆阀(160)均设置于所述第一架体(1112)、所述第二架体(1113)、所述第三架体(1114)和所述第四架体(1115)中的一者上；

或者，两个所述极柱(150)的位置相对，两个所述防爆阀(160)的位置相对。

5.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述防爆阀(160)设置于所述极柱(150)的上方，所述注液孔(1111)设置于所述壳体框架(111)的上方。

6.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述裸电芯(120)的电极位于与所述极柱(150)的位置对应。

7.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述壳板结构(112)的周缘设置有焊接翻边(1121)，所述焊接翻边(1121)与所述壳体框架(111)焊接。

8.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述两组壳板结构(112)中至少一者上设置有定位凸台结构(1122)，所述定位凸台结构(1122)的数量为多个，并相互间隔地设置在所述壳板结构(112)上。

9.一种动力电池，其特征在于，包括如权利要求1-8中任一项所述的电芯结构(100)。

10.一种电动车辆，其特征在于，包括如权利要求9所述的动力电池。

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